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La maîtrise de l’accord accoustique

Plusieurs paramètres agissent sur le remplissage, en air, des cylindres. Parmi eux, il y a l’épure de distribution et l’architecture des conduits d’admission.

1. L’épure de distribution

C’est l’ensemble des angles d’ouvertures et fermetures des soupapes d’admission et d’échappement, par rapport à la position des pistons. Car pour tenir compte de l’inertie des gaz (gaz frais ou d’échappement) notamment, on ne va pas ouvrir ou fermer les soupapes lorsque les pistons sont au point-mort-haut ou au point-mort-bas, mais avec un peu d’avance et un peu de retard :

- Avance à l’Ouverture Admission (AOA)
- Retard à la Fermeture Admission (RFA)
- Avance à l’ouverture Echappement (AOE)
- Retard à la fermeture Echappement (RFE)

En se qui concerne le remplissage, l’angle le plus important est le RFA. Si l’inertie des gaz reste sensiblement stable en fonction du régime du moteur juste avant que la soupape d’admission s’ouvre, le temps d’ouverture, en secondes, de la soupape d’admission diminue lorsque le régime augmente. Voici son influence, suivant le régime moteur :

a) A bas régime

L’inertie des gaz est encore négligeable, car, à l’admission, dès que le piston descend, l’air suit rapidement est s’engouffre dans le cylindre. Mais lorsque le piston va remonter et que la soupape d’admission ne va pas se refermer tout de suite (RFA), de l’air frais va ressortir du cylindre ; si on avait refermé plus tôt (diminué RFA), on aurait admis plus d’air, donc plus de couple.

b) A mi-régime

L’inertie des gaz devient moins négligeable, mais n’est pas encore pénalisante et est même bénéfique ! En effet, vers la fin de la phase d’admission, alors que le piston remonte et que la soupape d’admission ne se referme pas encore, l’inertie de l’air est telle qu’il continu de rentrer dans le cylindre : c’est le point de fonctionnement optimum qui correspond au régime de couple maximum.

c) A haut régime

L’inertie des gaz devient conséquente et pénalisante, à deux moments de la phase admission. La première phase est le début de l’admission, car le piston descend alors que les gaz frais ne rentre que très difficilement. La deuxième phase est la fin de l’admission, lorsque l’air à acquis beaucoup de vitesse (donc beaucoup d’inertie) et s’engouffre bien dans le cylindre, même quand le piston remonte, mais on referme la soupape d’admission (RFA) alors que l’air pourrait continuer à entrer dans le cylindre. Si on avait refermé plus tard (augmenter RFA), on aurait admis plus d’air, donc plus de couple.

2. l’architecture des conduits d’admission

La forme des conduits d’admission vont jouer sur deux aspects : la facilité de mouvement (écoulement) des gaz frais et l’accord des ondes acoustiques qui se diffusent au sein même des gaz frais.

a) Ecoulement des gaz frais dans le collecteur d’admission

La longueur, ainsi que le diamètre des conduits d’admission vont être déterminants.

- Conduits courts et de gros diamètre : Les gaz vont pouvoir passer très facilement du conduit vers le cylindre, mais ils pourront aussi ressortir du cylindre très facilement. Cela sera surtout vrai pour les bas régimes. Par contre, ils seront plus adaptés au hauts régimes (notamment pour la première phase de l’admission : voir plus haut)

- Conduits longs et de petit diamètre : Les gaz éprouveront plus de difficultés pour passer du conduit vers le cylindre, mais grâce à cela, ressortiront plus difficilement du cylindre. Ce type d’architecture sera favorable pour le couple à bas régime

Les motoristes ont donc la charge de définir au mieux le diamètre et la longueur qui permettront au moteur de fournir le couple voulu, au régime désiré. Autre détail, la rugosité des conduits va aussi jouer un rôle dans l’écoulement des gaz frais et un état de surface très lisse n’est pas forcément la meilleure chose !

b) Accords d’ondes acoustiques (les choses se corsent !)

Il faut avoir à l’esprit , deux choses :
- D’abord, tant que la soupape d’admission est fermée, on considère que l’air contenu dans le conduit est immobile.
- Ensuite, quand une onde de dépression se déplace dans un tube, rencontre un élargissement, elle change de sens (revient en arrière) et se transforme en onde de pression. Et inversement lorsqu’une onde de pression rencontre un élargissement.

Juste après que la soupape d’admission se ferme, alors qu’une quantité d’air est en mouvement, cette dernière se trouve brusquement stoppée : sous l’action de son inertie, cette quantité d’air se comprime. Il se forme alors une onde de pression qui part de la soupape, pour remonter le long du conduit d’admission, jusqu’à l’évasement (plénum) . A ce moment là, cette onde de pression se transforme alors en onde de dépression, qui repart vers la soupape d’admission, qui est réfléchie par cette dernière et qui remonte vers le plénum. D’une manière générale, une onde change de nature (pression ou dépression) suivant l’obstacle qu’elle rencontre.

Ces allers et retours se répètent plusieurs fois, tant que la soupape d’admission est fermée. On retrouve un phénomène similaire lorsqu’on prend un grand ressort que l’on déploie et sur lequel on faire circuler une onde générée en pressant et relâchant deux spires à une extrémité. Tout le travaille des metteurs au point de Volkswagen, sur la longueur des conduits, à été de trouver la longueur de conduit optimum, en fonction du régime de couple maxi, de telle manière qu’à l’ouverture suivante de la soupape d’admission, qu’il y ait une onde de pression qui circule, afin d’augmenter la quantité d’air qui va entrer dans le cylindre.

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 Publié le 26 novembre 2002, dernière modification le 20 décembre 2004 par Patrice



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